DÜĞME, TAŞ HATALARININ GİDERİLMESİ

Transkript

1 CAM PROBLEMLERİ SEMPOZYUMU BAL RENKLİ CAMDA 3 mm'den BÜYÜK HABBE, DÜĞME, TAŞ HATALARININ GİDERİLMESİ Ateşhan ÖRS Bitai DAVUTOĞLU Celai SAĞLAM Topkapı Şişe Sanayii A.Ş. ÖZET A Fırınının tarihinde soğuk tamir sonrası devreye girmesiyle be raber daha önceki kampanyalarda görülen 3 mm'den büyük habbe, düğme, taş hataları görülmeye başlanmıştır. Hataları gidermek için harman kom pozisyonunda ergimeyi kolaylaştırmak ve taban sıcaklığını artırmak amacı İle Boraks Penta Hidrat ilavesi şeklinde değişiklik yapılmıştır. Taban sıcaklığını yükseltmek için bubbier havalan kontrollü olarak artırılmış, düğme oluşumu na sebeb olduğu düşüncesiyle refrakterin Exsudation prosesini azaltmak için kemer soğutma havalan kapatılarak. Fırın ergitme havuzu atmosferi redüktan olacak şekilde yanışlar ayarlanmıştır. Ayrıca Çalışma havuzu ve Forehearthlarda yanış ayarları hava-gaz karışımında %18.5 O2 olacak şekilde yapılmıştır. Yapılan bu çalışmalar sonucu tarihinden itibaren cam hataları kalıcı olarak ortadan kaldırılmıştır. 1. GİRİŞ Eski teknolojiye sahip fırınlarda bildiri konumuz olan hataların önlenebilmesi için çok zaman harcanmış ve büyük masraflar yapılmıştır. Hammaddelerin standardize edilmesi, laboratuvar imkanlarının ve fırın kontrolünün İyileş tirilmesi ayrıca fırın dizaynındaki gelişmelerle çok önemli mesafeler alınma sına rağmen renkli camlarda ve özellikle bal renkli camda hata oluşumu de vam etmiştir. A Fırınının 1996 Mart ayında (soğuk tamir sonrası) devreye girmesiyle yüksek çekişlerde önceki kampanyalarda görülen cam hataları ile tekrar karşılaşıl mıştır. Bunun üzerine cam hatalarının fırın kökenli olduğu düşünülerek Cam Araştırma Merkezi'nin desteği de alınarak çalışmalara başlanmıştır. Yaptığı mız çalışmalara geçmeden önce cam hatalarının neler olduğuna ve oluşum sebeplerine kısaca değinelim.

2 CAM PROBLEMLERİ SEMPOZYUMU d^: cam eriyiğinin yoğunluğu d^; habbe içindeki gazın yoğunluğu n: cam eriyiğinin viskozitesi Denklem (1) de görüldüğü gibi; viskozite azalmasının (ergitme sıcaklığının art ması) afinasyon prosesinin tam olarak gerçekleşmesi için ne kadar önemli bir parametre olduğu görülmektedir Şekil Sıcaklik-ViskozHe Eğrisi 1500 T"C - harmandaki afinasyon maddelerinin yetersiz olması, b) Reboil (tekrar kaynama) habbeleri Ergime prosesi boyunca bütün gazlar tahliye edilemez. Bir kısmı çözünürlüklerine bağlı olarak cam eriyiğinde çözünmüş olarak kalırlar. Eğer, üretim sürecinin ilerki aşamalarında; ani termal, indirgen-oksidan ortam ya da mekanik bir değişiklik nedeni ile bu çözünmüş gazlar eriyik içinde doyma noktalarının üzerine çıkartılırsa, yeniden gaz çıkışı meydana gelir. Reboil habbesinin nedenleri şunlardır: Ergitme sıcaklığının düşük olması; Kaynama sıcaklığı ile ergitme sıcaklığı arasında oransal bir ilişki vardır, yani ergitme sıcaklığının artmasıyla beraber kaynama (reboil) sıcaklığı artmaktadır.

3 CAM PROBLEMLERİ SEMPOZYUMU KAYNAMA SICAKLIĞI - ERİTME SICAKLIĞI ARASINDAKİ BAĞINTI u 1550 o < u (/) < s < z >! ERİTME SICAKLIĞI X Şekil ^ 2 Dolayısıyla fırın ergitme sıcaklığının yüksek olması durumunda Çalışma ha vucu ve Forehearth'ta camın ilk ve nihai şartlandırılmasının yapıldığı esnada olabilecek ani sıcaklık yükselmeleri kaynama sıcaklığının altında kalacağı İçin reboil habbesi meydana gelmeyecektir, - Camdaki SO3 miktarının çok olması; Bilindiği gibi eriyikteki SO3 çözünürlüğü, alkali oranı arttıkça ve sıcaklık düştükçe artar. Bu çözünürlük ayrıca SO, ve O2 kısmi basıncına ve eriyiğin oksidasyon derecesine bağlıdır. Redüktan şartlarda kükürtdioksit (SOj) kükürt'e (S) dönüşür,ayrıca SO3 çözünürlüğü azalır. Bal cam fırınlarında redüktan eriyik, çal'şnıa havuzu ve foreheart'larda oksidan ortama geçer, bu da SO3 çözünürlüğünde kuvvetli bir azalmaya ve sülfidin oksidasyonu ile reboil habbesi oluşumuna sebep olur. Camda çözünmüş SO3 miktarı ne kadar artarsa, reboil habbesi oluşum ih timali o derece artar. Bu nedenle bal renkli camlar için redox sayısının -23 ile -25 arasında, yani SO3 çözünürlüğünün minimum olduğu bölgede tutulması tavsiye edilir.

4 cam p roblemleri sempozyumu CAMDAKİ SO3 ÇÖZÜNÜRLÜĞÜ İLE REDOX SEVİYESİ ARASINDAKİ BAĞINTI 0,17 0,15 3 ac O S < -J ,05 O il-3 -}-?p ^10 o HARMANIN REP-OX AYI 2, DÜĞME VE DAMAR HATASI KAYNAKLARI Farklı kompozisyonda cam kırığı kullanımı, b Harmanın homojen hir yapıda olmaması (iyi karışmamış harman), a) Farklı harman kompozisyonu, d) Hammadde tane boyutlarının uygun olmayışı. el Oam eriylğlndeki bölgesel viskozite farklılıkları ve eamm kimyasal farklılasmasl f) Refrakter korozyonu (cam eriyiği ile reaksiyona giren refrakter ana cam kütlesi içinde farklı bir kompozisyonda camsı kapanım oluşturur). g) Fırın atmosferindeki alkali buharlar, refrakter tarafından adsorbe edilerek ve camsı fazların exsudationu neticesinde akma yolu İle cam eriyiğine karışa rak farklı bir kompozisyonda camsı kapanım oluşturur. 3. TAŞ HATASI KAYNAKLARI a) Refrakter kökenli taşlar (refrakterin fırın içi konumuna göre); - Cam seviyesinin altından (cam ile temas )

5 CAM PROBLEMLERİ SEMPO Z Y U M U Cam seviyesinin altındaki fırın bloklarından meydana gelen bu kapanımlardaki mineraller prlmer şekillerini korurlar. - Cam seviyesinin üstünden (üst yapıdan), - Cam seviyesinin üstünden kaynaklanan kapanımlar refrakterlerin aşınması sonucu, duvar boyunca oluşan akıntı ve damarlar yolu ile cam eriyiğinin içme ulaşırlar. Bu tür kapanımlarda kristaller sekonder bir oluşum kazanırlar. bl Harman kökenli taşlar; - Hammaddelerin ve kullanılan cam kırığının değişken kompozisyonda ve uy gun olmayan tane büyüklüğünde olması. - Harman rutubetinin fazlalığı. - Hatalı tartım. ı - Yetersiz karıştırma ve harmanın fırına taşınması sırasında hammaddelerin segregasyona uğraması. Bildiri konumuz cam hataları olmadığından, sadece Bal cam üreten TK A fırınında yaşadığımız cam hataları, hata kaynaklan ve giderilme yöntemleri üzerinde durulmuştur. 3. BAL RENKLİ CAM ÜRETEN FIRININ KARAKTERİSTİKLERİ VE KARŞILAŞILAN HATALARIN TANIMLANMASI 1. BAL REKLİ CAM ÜRETEN TK A FIRINI KARAKTERİSTİKLERİ Fırın Ergitme Havuzu Arkadan Ateşlemeli, Regeneratif Ergitme Alanı ; 67.1 m2 Kapasite : 170 t/gün Cam Derinliği ; 1150 mm Fırın Çalışma Havuzu BHF Ergitme Alanı ; 11 m2 Cam Derinliği : 450 mm Forehearthlar PSR Al, A2, A3 KW Monoblok A4 K 36 Monoblok 2. KARŞILAŞILAN HATALARIN TANIMLANMASI Bal renkli cam üreten A Fırınının soğuk tamir sonrası tarihinde devreye girmesiyle daha önceki kampanyalarda da görülen; 3 mm den büyük

6 CAM PROBLEMLERİ SEMPOZYUMU abbe ve düğme hataları görülmeye başlanmıştır. Habbe hatası genellikle imalatın dış yüzeyinde, patlamış olarak görülmüştür. Patlamış habbe ile bir likte 3 mm'den buyuk, cam içinde yuvarlak veya mekik şeklinde habbelere de rastlanmıştır. Inhomogenite hatası ise düğme ve taş şeklinde görülmüştür. Cam Araştırma Merkezi ile yapılan ortak çalışmalar sonucu habbe sorununa reboıl mekanizmasının neden olduğu saptanmıştır. Analizi yapılan habbe lerde reboıl oluşumunu gösteren sülfat depositleri ve H.S gibi reboil gazları tesbit edilmiştir. Habbe sorunu müşteri odaklı ele alındığında iri habbe olarak değerlendiril mektedir. Bir kısmı şekillendirme aşamasında patlak hale gelen bu tür habbe ler reboıl turu habbelerdir. Ancak mamullerde müşteriyi fazla rahatsız etme yen, standartlar içinde olan habbecik hatası bulunmaktadır. Düğme hatası ile ilgili olarak Cam Araştırma Merkezi'nde yapılan analizler düğme hatasının sekonder AZS kaynaklı olduğunu göstermiştir. Bal cam üretiminde fırın at mosferinin beyaz ve yeşil camlara göre daha az oksidan olması lazımdır. Fırın işletmeciliği açısından bu tür atmosferde çalışmak son derece güçtür. Ayrıca bal camın redoks sayısının fırın atmosferinden çok etkilenmesi de çalışma şartlarında dikkatli olunmasını gerektirmektedir. Çalışma dönemi içinde karşılaşılan bütün hatalar, özellikle forehearth çekişleri yüksek olan sağ ve sol baştaki A4 ve Al hatlarında yoğunlaşmıştır. A fırını 152ton/gün çekiş ile dev reye girdiğinde 3 mm'den büyük habbe hatası görülmemekle beraber %10 ci varında düğme hatasına rastlanmıştır. Bu hataya montaj sonrası fırın içinde almış olabilecek harç artıklarının ve kampanya başında cam seviyesinde görülen yan blok aşınmasının sebep.olduğu düşünülmüştür. Fakat ilerleyen zaman içinde hataların sürekli olduğu görülerek aşağıda detayı verilen çalışmalar yapılmıştır. 4.CAM HATALARININ GİDERİLMESİ İÇİN YAPILAN ÇALIŞMALAR MART/1996 Soğuk tamir sonrası 6 Mart tarihinde Al makinası damla kesmeye başladı Mart tarihleri arasında ortalama 152 ton/gün fırın çekişi ile çalışıldı. Bu donemde cam hatası olarak ortalama %10 düğme, yok denecek kadar az 3 mm den büyük habbe görüldü. Fırın sıcaklığı optik değer olarak 1560 C se viyesinden 1540 C seviyesine düşürüldü, Atrampaj sonunda 1380 C'ye kadar yükselen taban sıcaklığı C seviyesine düştü Mart tarihleri arasında ortalama 160 ton/gün çekiş ve ortalama 1550 C optik sıcaklıkla çalışıldı. Bu dönemde 3 mm'den büyük habbede artış, düğmede ise azalış görüldü (%4-6 habbe, %3 düğme). 19 Mart tarihinde ergimeyi kolaylaştırarak

7 elemleri semfozyuiviu taban stcaklığım arttırmak amacı ile cam analizinde %0.5 BjOg olacak şekilde harmana Boraks pentahidrat katıldı. Taban sıcaklığı 1210 C'den 1300 CVe yükseldi. I W8BE«ÜâME CEdl^M AHIWI OPTİK ac«tuk.taaakslca«jft OBaW«II.. : IS IV itîîi İt t H il t' Tîl H! H n n H i NİSAN/ T ; Nisan dönemlerinde firin çekişi sifasıyia Ö -167 ton/gün olarak çalışıldı. Optik sıcaklık 1540 G seviyesinden sürekti bir artışla 1560-lS65 C'ye yükseltildi. Boraks pentahidrat 17 NIsan'da cam ânajizirıde %1.0 BoGo olacak şekilde arttırıldı. Taban sıcaklığı ortalama 1310 C de totuldu. Cam hatası olarak ; 3 mm'den büyük habbe %4-12 arasında değişerek ortalama %8, düğme ise %0-%3 arasında değişerek ortalama %2 olarak görüldü. Aiwinıwnccû^cp»!W VBMİSC m II ın ma "rnnr?nihniriiiil

8 CAM PROBLEMLER İ R E M E O Z \ Li M Li MAYIS/1996 Çekişteki değişmelere bağlı olarak optfk srcakfık 1555-T565 C arasında tutuldu. Taban sıcaklığı X arasında değişerek ortalama 1310 C'de seyretti. Canı hatası olarak; 3 mm'den büyük habbe %0-14 arasında değişerek arasında değişerek ortalama %6 olarak goruldu Mayıs tarihleri arasında optik sıcaklık 1550 C'de çalışıldı Mayıs tarihleri arasında hava / yakıt oranı baca gazlarındaki O, miktarı %3 5 Olacak şeklide ayarlandı. Anm HBBECÜ9VE CS9ŞM COM Hwe ATMl CPltKSK»lKT«mS)OMjârEaSİŞM " i. ". y\ t - rhs^îh!!rsîr^^'fihı^^^r}m( HAZİRAN/1996 Çekiş, ;18-25 ;25-29 Haziran dönemlerinde sırasıyla Î56-Î ton/ gün olarak seyretti Haziran tarihlerinde optik sıcaklık ka'd'emefi olarak 1560 C'den 1530 C' ye düşürüldü. Beraberinde hava/yakıt oram baca gaz larındaki O2 miktarı %3.2 olacak şekilde düşürüldü. Cam' hatalarında yükselme görüldüğü için 05 Haziran tarihinde optik sıcaklık ve hava/yakıt oram baca gazlarındaki O2 miktarı %3.6 olacak şekilde ayarlandı Ay boyunca optik sıcaklık ortalama ISeO'^C'de tutuldu, çekişteki değişmelere bağlı olarak taban sıcaklığı C arasında değişti. 3 mm'den büyük habbe %2-1'4 arasında değişerek ortalama %8> düğme %0-7 arasında derişerek ortalam^a %3 olarak görüldü.

9 CAM PROBLEMLERİ SEM P O Z Y U M U A FIRM HABe&DİâME DEĞİŞİMİ Anw cptk 9C«W'TAeaNSCtt(Uâı ısaşm ojsme niiiifîiyyıiî iîiıı ifüiııyiiyııııyiiiiiııiii TEIVlMUZ/1996 Çekiş değişmeleri fazla oldu. Çekiş 142 ton/gün ile 162 ton/gün arasında değişti. Optik sıcaklık ortalama 1555 Cde tutuldu. Çekiş değişmelerine bağlı olarak taban sıcaklığını sabit tutmak amacıyla optik sıcaklıklar ayarlanarak taban sıcaklığı ''C arasında götürüldü. 3 nnm'den buyuk habbe /o6-14 arasında değişerek ortalama %9, düğme %0-6 arasında" değişerek orta ama %4 olarak görüldü. 12 Temmuz tarihinde cam analizinde %0.75 B2O3 olacak şekilde Boraks pentahidrat azaltıldı. Düğmedeki artış nedeniyle 24 Temmuz tarihinde hava/yakıt oranı arttırıldı. Sonuç alınamayınca 25 Temmuz tarihinde hava/yakıt oranı eski değerine düşürüldü. A FHK Hoea&oü^ oeûlşm AFmcPTlKaotaK-TAeANSCMajâıoeâşM.--w UJOC

10 12. CAM PROBLEMLERİ SEMPOZYUMU AĞUSTOS/1996 Çekiş 01-13;13-20;20-31 Ağustos dönemlerinde sırasıyla ton/ gün olarak seyretti. Optik sıcaklık 1555-T565 C arasında tutuldu. Çekişteki değişmelere bağlı olarak taban sıcaklığı C arasında değişti Ağustos tarihleri arasında regeneratör sıcaklıkları yükseldiği için hava/yakıt oranı eski değerine yükseltildi. 3 mm'den büyük habbe %3-12 arasında değişerek ortalama %6, düğme %1-4 arasında değişerek ortalama %3 olarak görüldü. Çekişin yükseldiği dönemde 3 mm'den büyük habbede %12 se: viyelerine yükselme görüldü. A FRM HUBEOOâME CEâŞİMf ARRN OPTİK StCANJK-TABANSCAKUĞI CEâfŞİMİ EYLUL/1996 Çekiş, 01-05;05-09 ; ; ; ; Eylül dönemlerinde sırasıyla ton/gün olarak seyretti. Optik sıcaklık C arasında tutuldu. Taban sıcaklığı çekiş azalmasına bağlı olarak 1305 C se viyesinden C'ye yükseldi. Fırının ergimesi ve köpük tabakası takip edilerek 9-13 Eylül tarihleri arasında hava/yakıt oranı baca gazlarındaki Oj miktarı %3.5'den kademeli olarak %4.2'ye yükseltildi C arasında seyreden optik sıcaklık değiştirilmedi. Yapılan değişiktik sonucu 3 mm'den büyük habbede önemli bir değişiklik olmadığı halde düğme ortalama olarak %5 den %13'e yükseldi. Yapılan gözlemlerde ergitme havuzu kemer yatak taşları soğutma havasının, fırın atmosferine girerek üst yapı akmalarına se bep olduğu görüldü. Bu nedenle, fırınında yeni olduğu göz önüne alınarak 18 Eylül tarihinde kemer soğutma havası fanı kapatıldı. Hava/yakıt oranı ka demeli olarak baca gazlarındaki Oj miktarı %3.2 olacak şekilde ayarlandı. Yapılan bu değişiklikler sonucu 3 mm'den büyük habbe ortalama %4'den %6'ya yükseldi, düğme ise %13 seviyesinden %6 seviyesine düştü. 26, 27, 28 Eylül tarihlerinde regeneratör sıcaklıkları yükseldiği için hava/yakıt oranı ka-

11 CAM PROBLEMLERİ SEMPO Z Y U M U demeli olarak eski değerine yükseltildi (baca gazında %4.2 O2). Daha indirgen bir atmosfer sağlamak için çalışma havuzu ve forehearth yakma sis temlerinde oksijen ölçümleri yapılarak, karışımdaki oksijen oranı %19.1 den %18.5'a düşürüldü. 30 Eylül tarihinde optik sıcaklık X seviyesinden C seviyesine düşürüldü. * FUtM HUBE OU«ME DEBİIİMİ AFinM OPTİK SKAKLIK-TABAN»CAKLlâl DEâiŞlMİ ::.. -! Î Î H î? r Î i? 11 î! i t f ÎIH t H r H, { I -I '1 I- I - I ı ı ' l. EKİM/1996 Çekiş, ; ; ; ; Ekim dönemlerinde sırasıyla ton/gün olarak seyretti. Optik sıcaklık C, taban sıcaklığı 1355 C de çalışıldı. 30 Eylül tarihinde fırında sıcaklık düşürülmesi ile beraber 1, 4 ve 13 Ekim tarihlerinde bubbier havaları kademeli olarak artırılarak taban sıcaklığının yükseltilmesi sağlandı. sıcaklığın düşürülmesi sonucu, regeneratör sıcaklıkları yükseldiği için düşürülemeye^n hava/yakıt oranı 3 ve 4 Ekim tarihlerinde kademeli olarak, baca gazlarında % 2.0 O2 olacak şekilde düşürüldü. Böylece fırın atmosferinden cama ısı trans ferini engelleyen köpük tabakasının oluşumu önlendi. Bubbier havalarının artırılması ile 1 Ekim tarihinden itibaren taban sıcaklığı C se viyesine yükseldi. 17 Ekim tarihinden itibaren 3 mm'den büyük habbe ve düğme hatası tamamen giderilmiş oldu. A RRM HABBE.OÜĞME OEĞ«IM AFinM OPTİK SICAKUK.TABAN SICAKUÖI DEĞİŞİMİ X Y.>s \ TMİH

12 CAM PROBL EMLERİ SEMPO Z^YHJ M U A FIRINI HABBE-DÜĞME DEĞİŞİMİ DÜĞME HABBE S 12 y 10 1 M U. il a m a Jğ -Jğ -IS S 2r>' >-»N n n SŞ5ZZZz5555«Js " r!ı >- cm ^ c-t ın tn n fo r~ d> TARİH A FIRINI OPTİK SICAKLiĞI-TABAN SICAKLIĞI DEĞİŞİMİ a 1450 < o s 1400 OPTİK SIC. u ^,350 O A,A/ A, j ^yit'ı;- TASAN SC O) 9> C& O) (J> 0> iğ is iğ İ! ^ S Ş 2 Z Z Z Z (i (O (A ^ (J> s- 3-»- c\ı o N ch a> oi a> w a S ss S 0> A i i LU Ul m uj J, Si ^ i TARH

13 12. CAM PROBLEMLERİ SEMPOZYUMU 5. SONUÇ İndirgen özellik taşıyan bal rengi cam habbeye neden olabilecek gazları daha az miktarda bünyesinde barındırmakla birlikte; şartların değişimine karşı daha fazla hassas olup, ufak değişikliklerde bile oksidan camlara göre daha kolay reboil mekanizmaları oluşabilmektedir. Analizi yapılan habbelerde reboil oluşumunu gösteren sülfat depositleri ve H2S gibi reboil gazları tesbit edildiğini önceki bölümde belirtmiştik. Yapılan çalışmalarla 3 mm'den büyük habbe ve düğme hatalarının nasıl gide rildiği şu şekilde özetlenebilir: - Camın ergitme sıcaklığının artırılması ile, cam hataları bölümünde be lirtildiği gibi reboil sıcaklığı artırılmış ve reboil habbesi oluşum ihtimali azaltılmıştır. - Cam ergitme sıcaklığının artırılması ile afinasyon iyileştirilmiş, habbecik se viyesi düşürülmüş ve bu nedenle reboil habbesi oluşum ihtimali azaltılmıştır. - Çalışma havuzu ve forehearthiarda, karışımdaki oksijen oranı %19.1'den, %18.5' e düşürülerek, oksidan-indirgen ortam şartlarının değişimine karşı hassas olan ve kolaylıkla reboil oluşum mekanizmaları oluşturabilen bal renk li camda reboil oluşum ihtimali azaltılmıştır. - Ergitme havuzu atmosferinin daha indirgen yöne çekilerek üst yapıda mey dana gelebilecek reaksiyonlar sonucu exsudation ve refrakter korozyonu oluşum ihtimali azaltılmıştır. - Bubbier patlama sayısının artırılması ile cam akımları etkinleştirilmiş ve fırın sıcaklık profili iyileştirilmiştir. Son olarak, enerji iletiminin zor olduğu bal renkli cam üretecek fırınların di zayn çalışmalarında cam derinliğinin azaltılmasının ve tabandan elektrik boosting uygulamasının işletme sırasında ortaya çıkabilecek cam hatalarının azaltılmasında yararlı olacağını düşündüğümüzü belirtmek istiyoruz. REFERANSLAR 1. Dr. AYDIN E., "Cam Hataları", T.Ş.C.F.A.Ş. Araştırma Müdürlüğü Teknik Bülten Cilt 11 Sayı 6, Yıl ORAN M., "Kaynama (Reboil) Sıcaklığı ve Cam Kalitesi ölçümü" T.Ş.C.F.A.Ş. Araştırma Müdürlüğü Teknik Bülten Cilt 18 Sayı 2, Yıl YURTSEVEN Ş.M.A.,"GLASTECHNISCHE BORICHTE 53", Teknik Tercüme N0.7 Sayfa , Yıl 1980.